[发明专利]一种提高风电齿轮气体渗碳效率的激光冲击工艺

说明书

本发明涉及一种提高风电齿轮气体渗碳效率的激光冲击工艺，包括以下步骤：将渗碳钢加工切割成试样；将试样进行调质处理；将试样放入激光冲击强化试验平台进行激光冲击；将试样放入气体渗碳多用炉中，先后进行渗碳、淬火、回火处理。本发明的有益效果是：在气体渗碳前进行激光冲击预处理，试样表面由于激光冲击作用发生形变强化，使表面粗糙度增加，微观组织中位错密度增加，晶粒细化，形成较高的残余应力，在渗碳过程中，高密度位错等缺陷为碳原子提供了更多的吸附中心和扩散通道，从而显著提高气体渗碳效率，提高渗碳层厚度，在获得相同渗碳层深的情况下可大大缩短渗碳时间，从而节约能源，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种提高风电齿轮气体渗碳效率的激光冲击工艺。

背景技术

在国内外齿轮的表面硬化技术中，渗碳处理因其技术的成熟性及随着温度控制、碳势控制等配套技术的发展，一直是风电齿轮强化的首选工艺。渗碳工艺能够使得服役零件获得高硬度表面和强韧性心部的传统制造工艺，一般情况下，正确的完成渗碳、淬火和低温回火一组热处理工艺的零件能够提高零件承载能力和使用寿命，保证渗碳后的零件：(1)承载能力高、耐冲击性能好。(2)抗接触弯曲疲劳能力强。(3)表面硬度高、耐磨性好等特点。遗憾的是，常规渗碳处理存在一些不足：(1)渗速太慢，渗碳工艺过程长。(2)生产效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种提高风电齿轮气体渗碳效率的激光冲击工艺

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种提高风电齿轮气体渗碳效率的激光冲击工艺，包括以下步骤：

(1)将渗碳钢加工切割成试样。渗碳钢优选20CrMnMo钢，将试样加工成M8齿型试样。

(2)将试样进行调质处理，调质处理为先升温至860℃保温15min，然后将样品立即放入油中冷却，再升温至670℃保温30min，取出空冷至室温。

(3)将试样置于激光冲击强化实验平台，进行激光冲击，设置激光波长为1064nm，光斑直径φ3mm，约束层为2mm的均匀流水层，能量吸收层为100μm黑胶带，光斑搭接率为50％，脉冲宽度10ns～30ns,激光能量3J～10J；

(4)将激光冲击后的试样放入气体渗碳多用炉中，升温到800℃，保温2h，保持0.4％碳势进行渗碳，然后升温至910℃，保持碳势1.15％进行5h强渗碳，再降低碳势到0.68％进行4h扩散，随后炉冷至825℃，保温2h后再随炉降温；然后取出试样放入油中冷却，油温50℃；最后170℃保温5h，出炉空冷。

(5)取出试样，待冷却后采用HXD-1000TMC型显微硬度计测量其截面显微硬度，并测量其渗碳层深。

本发明的有益效果是：

(1)克服了常规气体渗碳效率低，生产周期长的不足；

(2)通过激光冲击的方法，首先试样表层粗糙度增加，有利于活性碳原子的吸附，另外微观组织中位错密度增加，晶粒细化，在渗碳工程中，高密度位错等缺陷为碳原子提供了更多的吸附中心和扩散通道，显著提高气体渗碳的效率，提高渗碳层厚度；

(3)经激光冲击预处理+气体渗碳工艺处理后的试样截面硬度梯度较为平缓，渗层致密，相比于常规气体渗碳，本方法获得要求厚度的渗碳层深需要的渗碳时间可大大缩短，从而减少工件变形，节约能源，降低生产成本。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是实施例1得到的截面显微硬度与常规工艺气体渗碳的截面显微硬度对比图；

图2是实施例2得到的截面显微硬度与常规工艺气体渗碳的截面显微硬度对比图；

图3是实施例3得到的截面显微硬度与常规工艺气体渗碳的截面显微硬度对比图；